激光二极管:从原理特性到多元应用的技术解析

随着光电子技术的发展，激光二极管是将电能转化为激光能量的核心器件，已然成为现代光通信、精密制造、医疗设备等领域的关键器件。这种小巧而高效的半导体器件，凭借其独特的发光机制和优异的性能，成为光电子时代不可或缺的核心元件。

激光二极管的核心工作原理基于半导体材料的受激辐射效应。其内部图如上图所示，包括四部分，第一部分是激光发射部分，就是我们常说的LD，这部分的作用是发射激光；第二部分是光电二极管，用PD表示，两端通常搭配使用，需要注意的是PD端在使用时，通常搭配激光驱动器使用，这部分的作用主要是接收，监测LD发出的激光；第三部分是用玻璃盖片做的镜头，其作用是防尘还有谐振腔的用途；第四部分是金属外壳，主要用于固定、屏蔽外界干扰信号和散热的作用。

激光二极管是一种可以发射特定波长激光的半导体器件。由p型半导体和n型半导体组成的pn结、发射光的有源层、以及反射光的有涂层的镜面三部分组成。激光二极管的发光原理是当电流流动时电子和空穴复合，此时辐射出的光子在有源层内被放大，并在谐振器内被反射，形成激光。

激光二极管的关键技术参数决定其适用场景。

（1）输出功率

从毫瓦级到瓦级不等，小功率LD 适用于光通信，大功率 LD 可用于材料加工。

（2）波长

不同波长决定了其应用领域不同，850nm 和 1310nm的波长适用于使用光纤进行通信；650nm的红光LD，用于激光指示；1064nm红外LD用于医疗和工业加工。

（3）光谱线宽

可反映激光的单色性，线宽越窄，相干性越好，适用于精密测量场景。

（4）调制速率

决定了数据传输能力，高速LD 调制速率可达数十吉比特每秒，满足高速光通信需求。

在实际应用中，激光二极管的应用遍布多个领域。在光通信领域，作为光纤通信系统的核心光源，搭配跨组运放实现高速数据的传输任务；在工业制造领域，可用于激光切割、焊接、打标等加工工艺，实现产品的精密加工；在医疗领域，使用不同波长的LD 用于激光手术、美容治疗、生物检测等场景。

随着半导体技术的发展，激光二极管的应用越来越广泛，参数指标也朝着更高功率、更窄线宽、更高可靠性的方向演进。激光二极管将在不同领域发挥更加重要的作用，持续推动光电子技术的创新发展。

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